动力总成振动到车内怠速噪声的传递路径分析

基于传递路径分析理论,针对某轻型卡车的怠速工况,以动力总成振动激励对驾驶员外耳的传递路径分析为例,说明了传递路径分析的方法和步骤。分析识别了主要传递路径的贡献量幅值,结合相位关系找到与实测相位较接近的传递路径,深入分析频响函数及激振力寻找导致贡献量大的原因,结合悬置传递率测试结果验证悬置设计是否满足要求。分析发现,右悬置Y向、左悬置Y向是解决问题的关键,二者的频响函数都较大且右悬置Y向的激励力也较大。可通过改善悬置支架结构来降低频响值,通过提高悬置隔振效果来降低车架端激励力。     

受电弓区域气动激励特性及其对车内噪声的影响

基于三维可压缩黏性流体模型对350 km·h-1速度下受电弓区域的非定常流场进行模拟,分析了受电弓底板上的脉动压力特征;利用波数滤波方法,对底板区域的脉动压力进行分离,得到了对流压力和声学压力,分析了2种压力在波数和频率域的特性;基于统计能量分析方法建立了简化的受电弓区域车内噪声预测模型,分析了2种激励对车内噪声的影响。研究结果表明:受电弓底板上的脉动压力具有显著的低频特性,随着频率升高,受电弓底板上脉动压力的幅值迅速减小;受电弓底架和绝缘子尾涡是影响受电弓底板上脉动压力幅值的主要因素;对350 km·h-1的高速列车气动噪声问题,波数滤波方法能够较好地将2种激励分离;受电弓底板上的声学压力幅值远小于对流压力,主要的差异频段为800~3 500 Hz,最大差异接近20 dB, 随着频率增加,二者差异变小;虽然声学压力的幅值远小于对流压力,但其对车内噪声的影响却大于对流压力,当频率高于2 500 Hz后,声学压力激励导致的车内声压级响应比对流压力高约10~20 dB,这是由于2种激励在波数空间内的能量分布差异,使得声学压力具有更高的透射效率,特别是当频率高于结构的吻合频率后,声压的贡献占绝对优势,对车内噪声的影响不可忽视。      

电动汽车动力总成悬置系统优化

建立了某电动汽车动力总成悬置系统六自由度数学模型和ADAMS仿真模型,对系统进行了模态分析和振动响应分析,研究了系统的振动特性。选择动力总成悬置支承处动反力最小为优化目标,各个悬置的轴向静刚度为设计变量,动力总成固有频率合理分布以及各个悬置和总成位移等为约束条件,利用ADAMS/Insight对悬置参数进行优化。结果表明优化悬置刚度参数后,驾驶员耳旁测点平均声压级有明显的降低,降低了13%,特别是在声压值较高点降低尤其明显,降低了21%,很好地达到了隔振降噪的目的。     

燃料电池轿车车内噪声仿真分析研究

建立了燃料电池轿车声固耦合有限元模型,以氢泵和驱动电机的振动加速度频谱为边界条件对模型进行了车内噪声声固耦合频率响应分析,峰值频率值与实验值吻合较好;在其中2个峰值频率上进行板件声学贡献分析,确定了影响车内噪声最主要的板件;通过对该板件的优化改造,降低了车内噪声.     

客车动态特性分析和噪声估计

建立了2种客车骨架模型和2种声腔模型,并计算了4种模型的模态参数,分析了带蒙皮的骨架模型模态和带座椅的声腔模型模态之间的耦合情况。进行频率响应分析,找到车内测点峰值振动频率,并估计了车内声场分布。以声学传递向量分析为基础,计算了各车身板件振动对车内噪声的声学贡献量,为改进结构降低车内噪声提供了参考。     

某SUV车内结构噪声振动特性优化

针对某SUV车内噪声较大的问题,建立了白车身有限元模型,运用模态分析和传递函数分析理论对车内噪声的激励源和车身结构的振动特性进行分析,提出对车身顶盖增加补强胶片的优化方案。优化后,测得峰值频率处车内噪声幅值降低了3.4 dB,且主观驾评发现噪声问题消失,表明优化方案可行,验证了基于声场测试结果结合模态分析和传递函数分析进行噪声激励源定位和优化的可行性与准确性。     

铁路高架结构线路噪声预测

列车在高架铁路运行时辐射的噪声与路基线路存在较大差异,特别是当线路采用了声屏障后,高架结构辐射的噪声对沿线环境的影响将显现．文中应用动力学基本理论建立了车．桥线路的耦合模型,获得了列车运行时轮轨之间的作用力,将其作为高架结构的统计能量分析的输入,研究了高架结构振动与声辐射,并应用高架结构的振动测试,进行了模型验证．应用该模型研究了200km／h速度下列车运行引起的高架结构噪声辐射,分析了轨道垫板的刚度变化对高架结构声辐射的影响,得出了优化轨道垫板的刚度可以提高高架结构声屏障的总体降噪效果的结论．     

高速列车动车转向架气动噪声数值分析

为研究高速列车动车转向架气动噪声特性,建立了动车转向架空气动力学模型,采用定常RNGk-湍流模型与宽频带噪声源模型对其气动噪声声源进行初步探讨,并结合非定常LES大涡模拟与Lighthill声学比拟理论进行了远场气动噪声分析。研究结果表明:动车转向架气动噪声源为轮对、构架、牵引电机1、枕梁、垂向减振器、抗侧滚扭杆等结构的迎风侧凸起部位,且构架对动车转向架远场气动噪声的贡献最大,其次为轮对和抗侧滚扭杆,然后为垂向减振器和枕梁,牵引电机1、牵引电机2、空气弹簧和横向减振器对远场气动噪声的贡献较小。动车转向架远场气动噪声是宽频噪声,具有衰减特性、幅值特性和气动噪声指向性。在低频部分能量较大,中心频率为25、50Hz,且分布规律不随运行速度的改变而变化。      

电动汽车电机总成悬置系统仿真分析及优化

为了对电动汽车电机悬置系统的固有特性进行分析,利用ADAMS建立电机悬置系统六自由度仿真模型,计算电机总成悬置系统的固有频率和能量解耦率,得出悬置系统各阶固有频率均大于内燃机汽车,且绕电机轴线方向振动的固有频率远大于内燃机汽车,整车竖直方向和俯仰方向存在严重的振动耦合。通过改变电机的悬置位置和刚度对电机悬置系统进行仿真优化。优化结果表明:通过改变电机的悬置位置和刚度,可以使悬置系统的固有频率分布更加合理,能量解耦率得到提高。     

路面激励对车内噪声影响的TPA分析

针对某车型在颠簸路面行驶过程中车内噪声主观体验较差的问题,结合LMS/TPA模块,建立了路面激励噪声的结构传递路径分析模型,并进行实车道路试验和室内锤击法试验。结果表明:车内目标点的实测噪声与拟合噪声具有良好的一致性,从而验证了TPA模型的正确性。通过对各个路径的贡献量分析,可得出贡献量较大的路径信息,为车内噪声优化提供了依据。     

悬置刚度对动力总成悬置系统解耦率的影响分析

为分析各个悬置元件主轴刚度对某动力总成悬置系统解耦率的影响,对每一个悬置的进行正交设计并进行仿真试验,然后用极差分析法对结果进行了分析.结果表明,在该动力总成悬置系统中,左悬置和右悬置的x向刚度对悬置系统解耦率影响最明显;而后悬置的z向刚度对系统解耦率影响最明显;单个悬置各向刚度之间的交互作用对系统解耦率的影响不明显.     

基于多目标形貌优化的缸盖罩低噪声设计

为降低柴油机缸盖罩结构辐射噪声,运用有限元边界元法对其进行了噪声虚拟预测,得到噪声贡献量突出的关键模态.将缸盖罩结构的静态整体刚度和动态多阶关键频率统一为Euclidean 距离的多目标函数,采用带权重的折衷规划法对缸盖罩进行多目标形貌优化,并考虑装配、加工工艺性等因素重新设计了缸盖罩CAD模型.在保持边界条件一致的情况下,对重新设计后的缸盖罩进行噪声分析,结果表明:改进后的缸盖罩整体刚度得到加强,关键频率避开了主要辐射噪声共振频率区域,总声功率级下降3.5 dB(A).      

纯电动物流车电机悬置支架结构优化设计

基于纯电动车对轻量化设计要求的提高,提出了基于CAE的结构优化设计来实现电机悬置支架的轻量化设计目标。首先建立了原支架结构的有限元分析模型,分析得到了原结构在4种工况下的应力及变形分布;在此基础上建立了拓扑优化设计模型,分别对前支架、后左支架及后右支架进行了结构优化设计,与原结构的强度进行了对比分析,结果表明优化后的电机悬置支架在保证强度及刚度满足要求的前提下,减重14.2%。     

基于瞬态边界元法的箱梁声辐射

为进一步开展桥梁结构噪声的研究,基于有限元-瞬态边界元法理论,对铁路32 m简支箱梁桥进行了时域振动响应及声辐射特性分析.首先,利用有限元软件ANSYS建立轨道-桥梁有限元模型;然后,运用车-线-桥仿真程序(TTBSIM),仿真计算得到轮轨相互作用力,并作为有限元模型的外部激励进行了列车动荷载作用下桥梁的时域振动响应分析;最后,以桥梁振动响应为边界条件,利用声学边界元软件Sysnoise研究分析了由列车动荷载引起的桥梁瞬态辐射噪声,并将测点声压计算值与实测值进行了对比验证.研究结果表明,200 km/h高速列车作用下桥面板振动级明显大于桥底板和桥梁腹板,桥梁主要噪声辐射部位为桥面板;桥梁结构噪声主要集中于低频段;随距离增加,噪声幅值逐渐减小,且高频噪声衰减速度明显快于低频噪声.      

基于统计能量分析法的机舱噪声分析

利用VA One软件建立机舱的统计能量分析模型.检验模型适用于统计能量分析方法,确定模型参数.通过分析模型计算结果,发现舱室声压级曲线和子系统间耦合损耗因子息息相关.对比分析结构激励和空气激励产生的噪声量,验证舱室噪声主要是由结构激励引起.通过分析发现机舱顶棚内装材料对集控室噪声的影响很小,在对机舱舱室进行噪声预报时,可以不予考虑.     

高速列车气动噪声贡献量分析

建立了3节编组的CRH380B高速列车气动噪声计算模型,包括6个转向架、2个风挡、3个空调机组和1个DSA380型受电弓等细微结构,采用基于Lighthill声学理论的宽频带噪声源模型对高速列车气动噪声源进行识别,基于高阶有限差分法的大涡模拟对高速列车近场非定常流动进行分析,并采用Ffowcs Williams-Hawkings声学比拟理论对高速列车气动噪声进行预测。计算结果表明:远场噪声计算结果与风洞试验结果的最大差值为1.45dBA,因此,高速列车气动噪声计算模型是准确的;对气动噪声贡献量由大到小依次为转向架系统(6个转向架)、车端连接处(2个风挡)、受电弓与空调机组,数值分别为83.58、79.31、74.08、59.71dBA;以受电弓开口方式运行的整车气动噪声贡献量小于闭口方式,最大声压级和平均声压级分别小于0.40、0.31dBA;头车一位端转向架对转向架系统气动噪声贡献量最大,为79.73dBA;对受电弓气动噪声贡献量由大到小依次为:碳滑板、平衡臂、弓头支架、底架、绝缘子、下臂杆、铰接结构、上臂杆、拉杆与平衡杆,数值分别为97.95、93.02、86.63、82.07、79.46、76.85、72.43、66.63、62.02、54.22dBA;在速度为350km·h-1时,受电弓气动噪声存在主频为305、608、913 Hz,且此3阶单频噪声频率是由弓头部位涡流脱落所导致的气动噪声贡献。     

基于CAA的高速动车组气动噪声仿真研究

随着列车运行速度的提高,气动噪声在总噪声中所占的比重越来越大,降低气动噪声已成为影响高速铁路可持续发展的关键问题。在理论研究基础上,采用了混合法来研究高速动车组受电弓周围的气动噪声特性。首先,对高速列车在RANS(雷诺平均模拟)方法计算下的统计结果进行分析,研究高速列车受电弓区域的流场特征。然后,应用非线性声学求解方法(NLAS)研究近场噪声,分析了不同部位对气动噪声的贡献。最后,采用FW-H声学比拟方法来分析远场气动噪声,通过不同测试点研究了远场噪声分布特性。     

车用交流发电机气动噪声优化

采用大涡模拟方法和FW-H声学模型对车用交流发电机气动噪声进行数值模拟,采用矢量合成方法优化交流发电机前扇叶分布角度,以低噪声、高流量与优化频谱结构降低单频旋转噪声为目标,分析了交流发电机气动噪声特性。分析结果表明:交流发电机噪声声压级、主要影响阶次与幅值的数值模拟与试验结果有很好的一致性;交流发电机气动噪声源为前后扇叶,总噪声的主要影响阶次为第6、8、10、12、18阶次,主要能量集中在1 120~5 600Hz范围内;总噪声最大预测误差为6.97dB,第12、18阶次旋转噪声预测误差分别为2.30、3.30dB;前扇叶分布角度优化后总噪声最大降幅为3.10dB,平均降幅为2.58dB,第12、18阶次噪声平均降幅为5.80dB,降噪效果明显。     

城市轨道交通列车车外噪声特性

基于统计能量分析(SEA)和半无限流体方法,建立6节编组的B型列车车外噪声预测仿真模型;通过试验提取车体SEA模型的振动激励和轮轨噪声激励,施加给车体并计算分析了车外噪声特性;以中国某城市轨道交通列车通过噪声试验对模型进行验证,并探讨了列车各板单元和轮轨噪声声源对车外场点声压的贡献量。研究结果表明:统计能量分析和半无限流体方法能够准确预测车外噪声,计算效率为常规方法的14.1倍;车速为60 km·h-1时,车外7.5和30.0 m处噪声显著频段为400~1 600 Hz,声压级随频率升高先增大后缓慢下降,其变化趋势和轮轨噪声变化趋势一致,最大幅值频率集中在800 Hz处,最大值分别为64.88、61.75 dB(A);车外噪声贡献量由大到小依次为轮轨噪声、车窗、侧墙、车门、底板、顶板、端墙;车体振动辐射噪声在低频段的贡献较大,在中心频率为20~100 Hz时,车外噪声主要来源为车窗、侧墙,其贡献率分别达到21.2%和19.2%;在中心频率为100~500 Hz时,车体各板及轮轨噪声贡献率差异较小;在中心频率为500~5 000 Hz时,车体各板块的贡献率呈缓慢下降趋势,轮轨噪声的贡献率随频率升高逐渐增加,在2 000~5 000 Hz的1/3倍频带内达到60%以上。      

动力总成悬置系统刚度优化研究

动力总成悬置系统对整车NVH性能有着重要影响。基于某车型选用的动力总成悬置系统建立了15自由度模型,并借助ADAMS仿真软件对该悬置系统进行了解耦分析。仿真结果表明:该悬置系统在第1、6阶解耦程度不高,需要进行优化设计;以发动机4个悬置点的衬套刚度和弹性中心点作为设计变量,以第1、6阶解耦度为目标函数进行了仿真优化。优化后结果显示:系统前6阶解耦度均有改善,其中第1、6阶分别提高了21.87%和4.56%。